Der Einsatz von KI zur Auswertung von medizinischen Bilddaten

Einblicke in die Anwendung von künstlicher Intelligenz beim Praktikum in einer Forschungsgruppe an der Hochschule

In der Forschungsgruppe „Voxels-Berlin“ wird, unter der Leitung von Prof. Dr. Schneider und Prof. Dr. Tewes, zusammen mit der Radiologie Abteilung der Charité, an der Entwicklung von künstlicher Intelligenz (KI) gearbeitet, die CT-und MRT-Aufnahmen auswerten und beurteilen kann. Dadruch soll die Arbeit der Mediziner erleichtert und beschleunigt werden.

Wie funktioniert die KI?

Die Grundlage zum Erstellen der KI ist der Aufbau eines künstlichen neuronalen Netzes, welches z.B. auch zur Gesichtserkennung verwendet wird. Dieses Netz, mit mehreren Lagen von untereinander vernetzten Neuronen, ist der Struktur des menschlichen Gehirns nachempfunden und ist daher lernfähig. Dazu zählt bspw., dass es lernt verschiedene Objekte auf Bildern zu erkennen. Hierfür arbeiten wir mit der Programmiersprache Python. Diese eignet sich hierfür besonders, da bereits Bibliotheken existieren, welche die Erstellung eines Netzes erleichtern. Sobald die Grundstruktur des künstlichen neuronalen Netzes steht, kann der Trainingsprozess beginnen. Dafür versorgt man das Netz mit Bilddaten, auf welchen z.B. ein Organ markiert ist, das erkannt werden soll. Nach einigen Trainingsdurchläufen ist es schlussendlich in der Lage, auf neuen Aufnahmen das gewünschte Organ zu erkennen und selbst zu markieren.

Anwendung von Studieninhalten

Während der Praxisphase musste ich zunächst die Programmiersprache Python erlernen. Hierbei waren die Kenntnisse mit der Programmiersprache C hilfreich, da sich einige Prinzipien und Vorgehensweisen auf die andere Sprache übertragen ließen. Außerdem konnte ich hier meine Vorkenntnisse im Bereich der Bildgebung umsetzen, da die Trainingsdaten für das Netz manuell aufbereitet werden mussten. So war es hilfreich zu wissen, welche Bildartefakte in den Aufnahmen auftreten können und das Netz dahingehend zu trainieren, diese zu ignorieren oder im Idealfall zu erkennen und selbstständig rauszurechnen.

Kontakt

Prof. Dr. Rainer Schneider
Prof. Dr. rer. nat. Andreas Tewes

Markiertes Gelenk
Neuronales Netz